正常皮膚中的癌癥種子
更新時(shí)間：2021-01-29 點(diǎn)擊次數(shù)：1081
生命中的細(xì)胞都會(huì)發(fā)生突變,盡管大多數(shù)突變是無(wú)害的，但隨著年齡的增長(zhǎng)，它們會(huì)在我們的組織中積累，如果它們出現(xiàn)在關(guān)鍵基因中，它們會(huì)改變細(xì)胞行為，并使細(xì)胞進(jìn)入癌癥之路。也有推測(cè)說(shuō)，體細(xì)胞突變（非生殖組織中的那些）可能會(huì)導(dǎo)致衰老和與癌癥無(wú)關(guān)的疾病。然而，檢測(cè)少量細(xì)胞甚至單個(gè)細(xì)胞中存在的突變的技術(shù)困難阻礙了研究，并且在理解癌癥發(fā)展的步以及體細(xì)胞突變對(duì)衰老和疾病的影響方面進(jìn)展有限。Tang等在Nature報(bào)告克服了這些實(shí)驗(yàn)局限性的工作，以探索個(gè)體黑素細(xì)胞中的體細(xì)胞突變和選擇，黑素細(xì)胞是可引起癌癥黑素瘤的皮膚細(xì)胞類(lèi)型。表皮是皮膚的外層,表皮只有0.1毫米厚，在整個(gè)人的一生中都受到促進(jìn)突變的紫外線的打擊，并且是絕大多數(shù)皮膚癌的起源。為了了解人體組織中體細(xì)胞突變的程度以及皮膚癌的起源，以前的研究使用了正常表皮小活檢的DNA測(cè)序。這不僅揭示了突變?cè)谡＜?xì)胞中很常見(jiàn)，而且在促癌基因中的突變有利于隨著年齡的增長(zhǎng)逐漸分布在我們皮膚上的一小群突變細(xì)胞（克?。┑纳L(zhǎng)。但是，對(duì)由數(shù)千個(gè)細(xì)胞組成的表皮活檢進(jìn)行測(cè)序，大多數(shù)檢測(cè)到稱(chēng)為角質(zhì)形成細(xì)胞的細(xì)胞中的突變，這些細(xì)胞約占表皮所有細(xì)胞的90％。這些是常見(jiàn)但通?？芍委煹姆呛谏亓銎つw癌的細(xì)胞。黑色素瘤是一種罕見(jiàn)的但更具致死性的皮膚癌，其起源在于散布在整個(gè)皮膚中的單個(gè)細(xì)胞，稱(chēng)為黑色素細(xì)胞（圖1）。這些細(xì)胞產(chǎn)生一種叫做黑色素的色素，該色素可以使皮膚變色并保護(hù)皮膚免受日曬傷害。
圖1 識(shí)別人類(lèi)皮膚細(xì)胞中的突變研究分析了一種稱(chēng)為黑素細(xì)胞的細(xì)胞，該細(xì)胞存在于皮膚外層（稱(chēng)為表皮）的底部。黑色素細(xì)胞中促進(jìn)癌癥的突變可導(dǎo)致稱(chēng)為黑色素瘤的致死性癌癥的形成。研究這些細(xì)胞中的突變是困難的，因?yàn)榕c另一種稱(chēng)為角質(zhì)形成細(xì)胞的表皮細(xì)胞相比，這種細(xì)胞很少。b：作者獲得了人體皮膚的活檢樣品，并從健康個(gè)體和皮膚癌患者中分離出單個(gè)黑素細(xì)胞。體外培養(yǎng)單個(gè)細(xì)胞后為了獲得細(xì)胞集落，Tang及其同事使用了全基因組擴(kuò)增的方法，并對(duì)DNA進(jìn)行了測(cè)序。為了確定可能的突變是真實(shí)的還是測(cè)序錯(cuò)誤的結(jié)果，作者比較了對(duì)應(yīng)于同一遺傳區(qū)域的DNA和RNA測(cè)序結(jié)果，以檢查結(jié)果是否匹配。為了檢測(cè)黑素細(xì)胞中的突變。必須設(shè)計(jì)可靠的方法來(lái)對(duì)單個(gè)細(xì)胞的DNA進(jìn)行測(cè)序。對(duì)于其他細(xì)胞類(lèi)型，已經(jīng)使用了兩種主要方法：?jiǎn)渭?xì)胞測(cè)序，它依賴(lài)于容易出錯(cuò)的全基因組擴(kuò)增。和生長(zhǎng)單細(xì)胞進(jìn)入的數(shù)千細(xì)胞集落在培養(yǎng)皿中，這使得能夠使用更可靠的測(cè)序方法。前一種方法會(huì)給每個(gè)細(xì)胞引入許多錯(cuò)誤，而這些錯(cuò)誤可能會(huì)被誤認(rèn)為是真正的突變，而后一種方法則只能用于體外生長(zhǎng)良好的細(xì)胞。黑色素細(xì)胞很難在體外生長(zhǎng)成大的細(xì)胞集落。結(jié)合這兩種方法，在體外將單個(gè)黑素細(xì)胞培養(yǎng)成數(shù)十到數(shù)百個(gè)細(xì)胞的菌落。只有這樣，他們才進(jìn)行全基因組擴(kuò)增步驟，從而將DNA測(cè)序錯(cuò)誤降。通過(guò)一系列巧妙的分析和控制，包括對(duì)每個(gè)菌落的DNA和RNA進(jìn)行測(cè)序以確認(rèn)某些突變，作者可以可靠地檢測(cè)出在單個(gè)黑素細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)的體細(xì)胞突變。皮膚細(xì)胞（包括黑素細(xì)胞）的突變率比體內(nèi)其他細(xì)胞的突變率高得多，這也有助于提高結(jié)果的準(zhǔn)確性，從而將擴(kuò)增方法引起的測(cè)序錯(cuò)誤的混雜效應(yīng)降至。
從6個(gè)死者的19個(gè)身體部位收集的133個(gè)黑素細(xì)胞衍生的細(xì)胞集落的基因組關(guān)鍵部分序列。捐助者包括兩名患有皮膚癌的人以及無(wú)癌癥的人。他們都是歐洲血統(tǒng)，年齡在63至85歲之間。盡管樣本量有限是該研究的局限性，但這項(xiàng)技術(shù)之旅的生物學(xué)見(jiàn)解令人矚目。令人放心的是，檢測(cè)到的絕大多數(shù)突變具有與紫外線損傷相關(guān)的DNA改變的預(yù)期特征標(biāo)記。每個(gè)黑色素細(xì)胞的突變數(shù)量在供體和身體部位之間變化很大，在陽(yáng)光照射區(qū)域，每個(gè)細(xì)胞平均約有20,000個(gè)突變，這與在黑色素瘤發(fā)現(xiàn)的突變數(shù)量大致相似。出乎意料的觀察是，長(zhǎng)期暴露在陽(yáng)光下的皮膚（例如，在臉上）的突變數(shù)量要比間歇暴露在陽(yáng)光下的皮膚（例如大腿或背部）的突變數(shù)量少。作者推測(cè)，這一發(fā)現(xiàn)可以解釋為什么大多數(shù)黑色素瘤發(fā)生在間歇性暴露于陽(yáng)光的區(qū)域，盡管需要更多的供體進(jìn)行進(jìn)一步的分析來(lái)確認(rèn)這一發(fā)現(xiàn)。第二個(gè)發(fā)現(xiàn)更加令人意外，在陽(yáng)光照射的組織中，某些黑素細(xì)胞的突變比同一活檢樣本中的其他黑素細(xì)胞少得多。這些細(xì)胞的來(lái)源尚不清楚。一種可能性是，它們以前居住在不受陽(yáng)光傷害的地方，例如毛囊，提供了受保護(hù)的生態(tài)位。Tang和同事對(duì)高度變異的細(xì)胞中看似“受保護(hù)”的細(xì)胞數(shù)量的觀察使人想起了發(fā)現(xiàn)前吸煙者的某些肺細(xì)胞沒(méi)有由煙草引起的特征性突變，而且這些細(xì)胞甚至可能緩慢取代因吸煙多年而受損的肺細(xì)胞。進(jìn)一步的研究以驚人的低數(shù)量的突變黑色素細(xì)胞將是了解這種細(xì)胞的起源和功能的興趣。
通過(guò)分析涉及黑色素瘤發(fā)展的基因。發(fā)現(xiàn)大約20％的黑素細(xì)胞有一個(gè)黑色素瘤驅(qū)動(dòng)突變（有時(shí)，一些細(xì)胞有兩個(gè)這樣的驅(qū)動(dòng)突變）。有趣的是，作者觀察到這些突變可導(dǎo)致黑色素細(xì)胞生長(zhǎng)，導(dǎo)致突變的黑色素細(xì)胞的“散布場(chǎng)”，這是有證據(jù)表明，從同一活檢組織中獲得的某些黑色素細(xì)胞具有相同的驅(qū)動(dòng)程序突變。在過(guò)去的幾年中，一些組織的研究報(bào)道在癌癥基因駕駛促進(jìn)細(xì)胞的生長(zhǎng)，形成突變克隆突變的類(lèi)似的意見(jiàn)。這種先前未知的現(xiàn)象正在成為跨多個(gè)組織衰老的常見(jiàn)特征。唐及其同事發(fā)現(xiàn)的促黑素細(xì)胞中的促癌突變主要發(fā)生在有據(jù)可查的促黑素瘤基因中，這些基因激活了MAPK信號(hào)通路，例如BRAF和NRAS。值得注意的是，黑色素瘤中不常見(jiàn)的兩個(gè)突變（稱(chēng)為BRAF V600E的突變和TERT基因的調(diào)控啟動(dòng)子區(qū)域的突變）不在列表中。為了解釋這個(gè)難題，作者建議黑色素瘤從兩條主要途徑出現(xiàn)。它們可能是由于皮膚中現(xiàn)有的痣而產(chǎn)生，這些痣通常具有BRAF V600E突變，或者它們是從頭形成的沒(méi)有預(yù)先存在的痣。作者在分散的黑色素細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)的驅(qū)動(dòng)癌癥的突變可能代表了一些從頭黑色素瘤的起源。
這項(xiàng)精心進(jìn)行的研究為正常黑素細(xì)胞的體細(xì)胞突變情況提供了*的視野，為黑素瘤的起源提供了新的線索，并提出了許多有趣的發(fā)現(xiàn)，這些將激發(fā)進(jìn)一步的研究。結(jié)合其他組織的類(lèi)似努力，Tang及其同事進(jìn)行的這項(xiàng)研究正在迅速改變我們對(duì)正常組織中體細(xì)胞突變以及這些突變與健康和疾病的相關(guān)性的認(rèn)識(shí)。
| | | |
| | | 人類(lèi)表皮黑素細(xì)胞-新生兒（HEMn） |
| | | |
| | 人內(nèi)皮細(xì)胞低血清培養(yǎng)基套裝 | 人主動(dòng)脈內(nèi)皮細(xì)胞
人冠狀動(dòng)脈內(nèi)皮細(xì)胞
人髂動(dòng)脈內(nèi)皮細(xì)胞
人肺動(dòng)脈內(nèi)皮細(xì)胞
人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞 |
| | 人表皮角質(zhì)細(xì)胞培養(yǎng)基套裝 | 表皮角質(zhì)形成細(xì)胞
人表皮新生角質(zhì)形成細(xì)胞
口腔黏膜上皮細(xì)胞
（牙齦） |
| | | 人支氣管/氣管上皮細(xì)胞
人大葉支氣管上皮細(xì)胞
人小氣道上皮細(xì)胞 |
| | | |
| | 成纖維細(xì)胞無(wú)血清培養(yǎng)基套裝 | 人肺成纖維細(xì)胞
人皮膚成纖維細(xì)胞
人膀胱成纖維細(xì)胞
人輸精管成纖維細(xì)胞
人子宮成纖維細(xì)胞
人前列腺成纖維細(xì)胞
人鞏膜成纖維細(xì)胞
人心臟成纖維細(xì)胞
人前脂肪細(xì)胞 |
